CN107544296B

CN107544296B - 用于车辆的电子控制装置及方法

Info

Publication number: CN107544296B
Application number: CN201610496180.6A
Authority: CN
Inventors: 唐帅
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: CN107544296A

Abstract

本申请涉及用于车辆的电子控制装置及方法。本申请提供了一种用于车辆的电子控制装置，包括：判断单元，用于基于由车辆的车载传感器收集到的数据，判断该车辆是否处于等红灯状态；计算单元，用于：响应于该车辆被判断为处于等红灯状态，计算该车辆的预计等待时间信息；以及输出单元，用于输出所述预计等待时间信息。根据本申请实施例的用于车辆的电子控制装置和方法提供了一种可以更加简单有效地估计车辆在遇到红灯时预计等待时间的方式。

Description

用于车辆的电子控制装置及方法

技术领域

本申请涉及车辆领域，更具体地，涉及用于车辆的电子控制装置及方法。

背景技术

随着机动车使用量的爆炸式增长，城市道路交通日益拥挤，尤其在车辆密度较大的路段，当遇到红灯时，车辆往往需要等待较长时间才能通过交叉路口，有时甚至需要等待不止一轮红灯才能通过。在等待过程中，由于驾驶员不知道还需要等待多长时间才能通过交叉路口，可能会不适当地加速或制动，从而加重驾驶员的疲倦感，降低驾驶舒适性。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种用于车辆的电子控制装置，包括：判断单元，用于基于由车辆的车载传感器收集到的数据，判断该车辆是否处于等红灯状态；计算单元，用于：响应于该车辆被判断为处于等红灯状态，计算该车辆的预计等待时间信息；以及输出单元，用于输出所述预计等待时间信息。

根据本申请的另一方面，提供了一种用于车辆的电子控制方法，包括：基于由车辆的车载传感器收集到的数据，判断该车辆是否处于等红灯状态；响应于车辆被判断为处于等红灯状态，计算该车辆的预计等待时间信息；以及输出预计等待时间信息。

根据本申请实施例的用于车辆的电子控制装置和方法提供了一种可以更加简单有效地估计车辆在遇到红灯时预计等待时间的方式。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中，相似的标号指示相同或功能类似的元件。

图1是包括根据本申请实施例的电子控制装置的汽车的简化示意图。

图2是根据本申请的实施例，汽车的电子控制装置工作时的一种示例性场景。

图3示出了根据本申请的实施例，用于车辆的电子控制方法的流程图。

图4示出了信息处理设备的结构示意图，本申请的实施例中的电子控制装置可以由该信息处理设备来实现。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

图1是汽车100的简化示意图，根据本申请实施例的电子控制装置可以用于汽车100中。虽然以汽车作为示例，但是本申请不限于应用在汽车中，而是也可以应用于其他的机动车辆，例如以内燃机、电动机等作为动力机构的各种车辆。如图1所示，汽车100包括电子控制装置110、车载传感器120、辅助驾驶系统130，它们可以彼此连接，例如分别连接到汽车100的控制器局域网(CAN)总线。为了简明起见，汽车100中公知的动力和操纵装置、传动系统等部件未在图1中示出。

电子控制装置110例如可以包括电子控制单元(ECU)。ECU可以通过处理器(例如，微处理器)、控制器(例如，微控制器)、可编程逻辑电路(例如，现场可编程门阵列(FPGA))、和专用集成电路(ASIC)等来实现。在一种实施例中，ECU还包括一个或多个存储器，例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程存储器(EPROM)、电可擦可编程存储器(EEPROM)等。存储器可以用于存储数据、指令、软件、代码等，这些指令被执行以执行本申请中所描述的动作。

根据一种实施例，电子控制装置110可以包括判断单元112、计算单元114和输出单元116，下文中会对这些单元的操作进行详细描述。

车载传感器120例如可以包括以下各项中的一项或多项：一个或多个摄像头、一个或多个超声波传感器、一个或多个激光扫描仪、一个或多个雷达装置等。摄像头可以安装在车辆的前方、后方或其他位置，并且可以包括RGB摄像头、红外摄像头等。RGB摄像头能够实时捕获(例如，以60°左右的角度工作)车辆内外的情况并呈现给驾驶员和/或乘客。此外，通过对摄像头捕获的画面进行分析，可以获取诸如交通信号灯指示、交叉路口情况、其他车辆运行状态等信息。红外摄像头可以在夜视情况下精确捕捉物体。超声波传感器可以安装在车辆的四周，其利用超声波方向性强等特点，可以准确地测量车外物体距车辆的距离。由于空气衰减作用，超声波传感器通常对近距离物体比远距离物体的测距精度更高。激光扫描仪可以安装在车辆的前方、后方或其他位置。利用激光特性，激光扫描仪可以测量传感器和车外物体之间的精确距离，该距离可进一步用于物体检测和跟踪。雷达装置可以安装在车辆的前方、后方或其他位置。雷达装置利用电磁波的特性，可以准确地测量车外物体距车辆的距离，并且通常对金属物体敏感度更高。

辅助驾驶系统130连接到电子控制装置110和未示出的传动系统。辅助驾驶系统130例如具有以下功能中的一项或多项：车道保持、自动泊车、紧急刹车、自适应巡航控制(ACC)等。

图2是根据本申请的实施例，汽车100的电子控制装置110工作时的一种示例性场景200。如图2所示，汽车100沿从南向北的方向行驶，其前方是交叉路口210。交叉路口210处安装有一个或多个交通信号灯220。汽车100前方的队列从北到南依次包括车辆100-1、100-2、…100-N。

在汽车100启动后，车载传感器120可以收集与车辆的工作状况和/或环境状况有关的数据。例如当前置摄像头检测到交通信号灯时，基于交通信号灯图像数据，判断单元112可以判断汽车100是否处于等红灯状态。例如，判断单元112可以采用计算机视觉和/或模式识别算法来基于交通信号灯图像数据判断汽车100是否处于等红灯状态。另外，车载传感器120还可以检测汽车100前方的汽车100-N是否处于停止状态。或者，车载传感器120还可以检测汽车100前方的不止一辆汽车是否处于停止状态。例如，如果检测到交通信号灯图像数据表明交通信号灯为红灯并且检测到汽车100前方的汽车100-N处于停止状态，则判断单元112可以判断汽车100处于等红灯状态。另外，车载传感器120还可以检测汽车100自身的速度，例如，通过车速传感器来实时检测汽车100自身的车速。如果车载传感器120检测到汽车100自身的速度为零或者小于预定阈值(例如，0.5km/h)，则判断为汽车100已经停车。如果检测到交通信号灯图像数据表明交通信号灯为红灯并且检测到汽车100已经停车，则判断单元112可以判断为汽车100处于等红灯状态。或者，如果检测到交通信号灯图像数据表明交通信号灯为红灯，并且检测到汽车100前方的汽车100-N处于停止状态，并且检测到汽车100已经停车，则判断单元112可以判断为汽车100处于等红灯状态。

在交叉路口210处设有信息传输装置(例如，由交通信号灯220向附近的车辆发送关于交通信号灯颜色信息，以及当前的信号灯状态还要持续多久)的情况下，汽车100也能够基于所接收的这些信息来判断其是否处于等红灯状态。但是，在本申请的实施例中，电子控制装置110能够基于车载传感器120自身收集到的数据来判断汽车100是否处于等红灯状态，而不是基于从外部的信息传输装置接收到的信息来进行判断。这使得汽车100能够更可靠地检测交通信号灯的状态，而不要求交叉路口210必须设有信号灯的信息传输装置，从而更广泛地适应于大量未经信息化改造的传统交通设施。

响应于汽车100被判断为处于等红灯状态，计算单元114计算汽车100的预计等待时间信息。在一种实施例中，计算单元114可以从车载传感器120接收汽车100距交叉路口停止线230的距离D，并且基于距离D，计算汽车100前方的等待队列中车辆的数目N。计算单元114可以基于车辆的平均车长L(可以包括车辆队列中两辆车之间的平均间隔距离)来计算汽车100前方的等待队列中车辆的数目N，即：

或者，计算单元114可以根据各种不同车辆(例如车辆C₁、C₂、C₃等，这些车辆可以是小轿车、卡车、公交车等)在该时段出现在该路段上的概率来计算汽车100前方的等待队列中车辆的数目N。例如，以不同种类车辆C₁、C₂、C₃为例(本申请不限于三种)，平均车长分别为L₁、L₂、L₃，其在该时段出现在该路段上的概率分别为P1、P2、P3，则等待队列中每种车辆的数目可计算为

其中i＝1～3，从而可以将等待队列中车辆的数目N计算为：

计算单元114可以基于车辆数目N来计算汽车100的预计等待时间信息。预计等待时间信息可以是汽车100的预计等待时间量或其他信息。

在计算单元114计算出预计等待时间信息之后，输出单元116可以输出该预计等待时间信息。例如，输出单元116可以将预计等待时间信息输出给汽车100的显示单元以由驾驶员和/或乘客观看，和/或将预计等待时间信息输出给汽车100的扬声器单元从而以语音的方式报告给驾驶员和/或乘客。显示单元例如可以作为仪表盘的一部分，也可以结合到导航系统的显示界面中，还可以结合到车载音视频显示单元中。或者，预计等待时间信息也可以被输出到辅助驾驶系统130。例如，当预计等待时间信息表明等红灯状态将要持续的时间大于阈值(例如一分钟或两分钟等)时，辅助驾驶系统130的自动巡航控制(ACC)功能可以被启动，因为在这段时间内，汽车100将保持缓慢且枯燥地跟随队列前进。该阈值可以是预定的固定值，也可以是可由驾驶员或维护人员等配置的。输出单元116可以通过驾驶员手动触发输出，也可以在满足预定事件时(例如，当计算出预计等待时间信息表明等红灯状态将要持续的时间大于阈值时)自动触发输出。

根据一种实施例，计算单元114还可以基于汽车100前方的交通信号灯220的绿灯持续时间，来计算汽车100所需等待的红灯轮数，作为预计等待时间信息呈现给驾驶员和/或乘客。绿灯持续时间是交通信号灯220表明该方向的车辆处于可通过状态的持续时间。例如，计算单元114可以计算汽车100前方的等待队列中的N辆车在绿灯时段通过交叉路口210预计所需的总时间T_total。例如，如果不考虑车辆种类，基于每辆车的平均车长L，平均加速度A，则这N辆车在绿灯时段通过交叉路口210预计所需的时间T_total可计算为

如果考虑车辆种类，如上所述以车辆C₁、C₂、C₃为例，其平均加速度分别为A₁、A₂、A₃，则T_total可计算为

假设绿灯持续时间为T_green，则汽车100所需等待的红灯轮数R_red可计算为：

即，R_red为T_total除以T_green的商向下取整的结果。如果R_red＝0，则表明汽车100可以在交通信号灯变为绿灯时通过交叉路口；如果R_red≥1，则表明汽车100需要等待R_red轮红灯才能通过交叉路口。绿灯持续时间T_green可以通过以下方式中的至少一项来提供：平均经验持续时间、汽车100所检测到的上一绿灯持续时间、以及在线数据。

计算单元114可以通过例如对存储在车辆本地或远程数据库的历史值进行查询的方式，来针对绿灯持续时间获得平均经验持续时间。可以针对交叉路口210处的交通信号灯220来进行查询。例如，当汽车100在工作日的早上7：30通过交叉路口210时，可以查询交通信号灯220在每天早上7：30左右的绿灯持续时间，或者查询工作日该时段的数值。如果绿灯持续时间的值是固定的，也可以简单地查询工作日任意时段的数值。类似地，当在节假日通过交叉路口210时，可以查询节假日相应时段或任意时段的数值。或者，也可以针对交叉路口210所在地区(例如某个级别的行政区域或者某个大小的地理区域)查询交通信号灯的统计平均值。其他平均经验持续时间也是可以的。

车载传感器120(例如前置摄像头)可以对周边情况进行持续检测。在汽车100已经在交叉路口210处等待了一段时间的情况下，计算单元114可以根据车载传感器120收集到的交通信号灯图像数据，获得交通信号灯220在一轮中的绿灯持续时间，以计算所需等待的红灯轮数R_red。

绿灯持续时间T_green也可以以在线数据的形式提供。例如，电子控制装置110可以通过无线通信接口连接到提供该数据的远程服务器，或连接到提供该数据的邻近建筑或交通设施(也称为Car-2-X技术)等，并从这些数据源获得绿灯持续时间T_green以计算所需等待的红灯轮数R_red。

图3示出了根据本申请的实施例，用于车辆的电子控制方法300的流程图。在步骤301，基于由车辆的车载传感器收集到的数据，判断车辆是否处于等红灯状态。由车辆的车载传感器收集到的数据可以包括交通信号灯图像数据，并且可以通过使用计算机视觉算法和/或模式识别算法来基于该交通信号灯图像数据判断车辆是否处于等红灯状态。此外，由车辆的车载传感器收集到的数据还可以包括表明车辆前方的车辆是否处于停止状态的数据，例如，如果检测到交通信号灯图像数据表明交通信号灯为红灯并且检测到车辆前方的车辆处于停止状态，则可以判断车辆处于等红灯状态。此外，由车辆的车载传感器收集到的数据还可以包括车辆自身的车速。例如，如果检测到车辆自身的速度为零或者小于预定阈值(例如，0.5km/h)，则判断为车辆已经停车。如果检测到交通信号灯图像数据表明交通信号灯为红灯并且检测到车辆已经停车，则可以判断为车辆处于等红灯状态。如果检测到交通信号灯图像数据表明交通信号灯为红灯，并且检测到车辆前方的车辆处于停止状态，并且检测到车辆已经停车，则可以判断为车辆处于等红灯状态。

在步骤302，响应于车辆被判断为处于等红灯状态，计算车辆的预计等待时间信息。车载传感器可以检测车辆距交叉路口停止线的距离，基于该距离来计算车辆前方的等待队列中车辆的数目，然后基于等待队列中车辆的数目来计算车辆的预计等待时间信息。预计等待时间信息可以是车辆的预计等待时间量或其他信息。根据一种实施例，方法300可以基于车辆前方的交通信号灯的绿灯持续时间，来计算车辆预计等待的红灯轮数，作为预计等待时间信息呈现给驾驶员和/或乘客。在一轮绿灯之后，如果确定车辆仍处于等红灯状态，则可以再次执行电子控制方法300以更新所有计算结果。

在计算出车辆的预计等待时间信息之后，在步骤303，输出该预计等待时间信息。例如，可以将预计等待时间信息输出给车辆的显示单元以由驾驶员和/或乘客观看，和/或将预计等待时间信息输出给车辆的扬声器单元从而以语音的方式报告给驾驶员和/或乘客。显示单元例如可以作为仪表盘的一部分，也可以结合到导航系统的显示界面中，还可以结合到车载音视频显示单元中。或者，预计等待时间信息也可以被输出到辅助驾驶系统。例如，当预计等待时间信息表明等红灯状态将要持续的时间大于阈值或红灯等待轮数将大于另一阈值时，辅助驾驶系统的ACC功能可以被启动。该输出可以通过驾驶员手动触发，也可以在满足预定事件时(例如，当计算出预计等待时间信息表明等红灯状态将要持续的时间大于阈值或红灯等待轮数将大于另一阈值时)自动触发。

图4示出了信息处理设备400的结构示意图，本申请的实施例中的电子控制装置110可以由信息处理设备400来实现。如图4所示，设备400可以包括以下组件中的一项或多项：处理器420、存储器430、电源组件440、输入/输出(I/O)接口460、通信接口480，这些组件例如可以通过总线410以可通信的方式连接。

处理器420在整体上控制设备400的操作，例如与数据通信和计算处理等相关联的操作。处理器420可以包括一个或多个处理核心，并能够执行指令以实现本申请中所述方法的全部或部分步骤。处理器420可以包括具有处理功能的各种装置，包括但不限于通用处理器、专用处理器、微处理器、微控制器、图形处理器(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等。处理器420可以包括缓存425或可以与缓存425通信，以提高数据的访问速度。

存储器430被配置为存储各种类型的指令和/或数据以支持设备400的操作。数据的示例包括用于在设备400上操作的任何应用程序或方法的指令、数据等。存储器430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。存储器430可以包括半导体存储器，例如随机存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器等。存储器430也可以包括例如使用纸介质、磁介质和/或光介质的任何存储器，如纸带、硬盘、磁带、软盘、磁光盘(MO)、CD、DVD、Blue-ray等。

电源组件440为设备400的各种组件提供电力。电源组件440可以包括内部电池和/或外部电源接口，并可以包括电源管理系统以及其他与为设备400生成、管理和分配电力相关联的组件。

I/O接口460提供了使用户能够与设备400进行交互的接口。I/O接口460例如可以包括基于PS/2、RS-232、USB、FireWire、Lightening、VGA、HDMI、DisplayPort等技术的接口，使用户能够通过键盘、鼠标器、触摸板、触摸屏、操纵杆、按钮、麦克风、扬声器、显示器、摄像头、投影端口等周边装置与设备400进行交互。

通信接口480被配置来使设备400能够与其他设备以有线或无线方式进行通信。设备400可以通过通信接口480接入基于一种或多种通信标准的无线网络，例如WiFi、2G、3G、4G通信网络。在一种示例性实施例中，通信接口480还可以经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。示例性的通信接口480可以包括基于近场通信(NFC)技术、射频识别(RFID)技术、红外数据协会(IrDA)技术、超宽带(UWB)技术、蓝牙(BT)技术等通信方式的接口。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims

1.一种用于车辆的电子控制装置，包括：

判断单元，用于基于由所述车辆的车载传感器收集到的数据，判断所述车辆是否处于等红灯状态；

计算单元，用于：响应于所述车辆被判断为处于等红灯状态，计算所述车辆的预计等待时间信息；以及

输出单元，用于输出所述预计等待时间信息，

其中，所述车载传感器还检测所述车辆距交叉路口停止线的距离，所述计算单元被配置成：

基于所述距离来计算所述车辆前方的等待队列中车辆的数目；以及

基于所述等待队列中车辆的数目来计算所述预计等待时间信息。

2.根据权利要求1所述的电子控制装置，其中，所述预计等待时间信息被输出到所述车辆的显示单元。

3.根据权利要求1所述的电子控制装置，其中，所述预计等待时间信息被输出到所述车辆的辅助驾驶系统。

4.根据权利要求1所述的电子控制装置，其中，所述车载传感器收集到的数据包括交通信号灯图像数据，所述判断单元被配置成使用计算机视觉算法和/或模式识别算法来基于所述交通信号灯图像数据进行所述判断。

5.根据权利要求4所述的电子控制装置，其中，所述车载传感器收集到的数据还包括以下各项中的至少一项：

表明所述车辆前方的车辆是否处于停止状态的数据；以及

所述车辆的车速。

6.根据权利要求1所述的电子控制装置，其中，所述计算单元被配置为基于所述车辆前方的交通信号灯的绿灯持续时间，来计算所述车辆预计等待的红灯轮数，作为所述预计等待时间信息。

7.根据权利要求6所述的电子控制装置，其中，所述绿灯持续时间通过以下方式中的至少一项来提供：

平均经验持续时间；

所述车辆所检测到的上一绿灯持续时间；以及

在线数据。

8.一种用于车辆的电子控制方法，包括：

基于由所述车辆的车载传感器收集到的数据，判断所述车辆是否处于等红灯状态；

响应于所述车辆被判断为处于等红灯状态，计算所述车辆的预计等待时间信息；以及

输出所述预计等待时间信息，

其中，所述车载传感器还检测所述车辆距交叉路口停止线的距离，并且计算所述车辆的预计等待时间信息包括：

9.根据权利要求8所述的电子控制方法，其中，计算所述车辆的预计等待时间信息包括：基于所述车辆前方的交通信号灯的绿灯持续时间，来计算所述车辆预计等待的红灯轮数，作为所述预计等待时间信息。

10.根据权利要求8所述的电子控制方法，其中，所述预计等待时间信息被输出到所述车辆的显示单元。

11.根据权利要求8所述的电子控制方法，其中，所述预计等待时间信息被输出到所述车辆的辅助驾驶系统。

12.根据权利要求8所述的电子控制方法，其中，由所述车辆的车载传感器收集到的数据包括交通信号灯图像数据，并且其中，判断所述车辆是否处于等红灯状态包括使用计算机视觉算法和/或模式识别算法来基于所述交通信号灯图像数据进行所述判断。

13.根据权利要求12所述的电子控制方法，其中，由所述车辆的车载传感器收集到的数据还包括以下各项中的至少一项：

表明所述车辆前方的车辆是否处于停止状态的数据；以及

所述车辆的车速。

14.根据权利要求9所述的电子控制方法，其中，所述绿灯持续时间通过以下方式中的至少一项来提供：

平均经验持续时间；

所述车辆所检测到的上一绿灯持续时间；以及

在线数据。